综合防砂技术在稠油油田的研究与应用

综合防砂技术在稠油油田的研究与应用

摘要：针对欢西油田稠油地质条件复杂、油层胶结疏松、出砂量大、常规机械防砂和化学防砂有效期短的防砂难题，在广泛调研的基础上，结合欢西稠油出砂特点，提出了综合防砂技术，该技术先根据地层砂直径确定使用筛管类型，再把割缝筛管或席型网筛管下到采油井段，通过筛管将直径0.1mm以上的砂粒阻挡在环空，形成新的挡砂屏障，直径在0.1mm以下的砂粒可以自由通过，然后再通过防砂泵将含砂流体排出井筒或沉积在沉砂管内，它结合了机械防砂技术和防砂泵排砂技术的两大功能，使两项技术有机结合从而实现防砂-排砂一体化的双重目的，该技术自应用以来通过不断完善与改进，防砂效果和增产效果显著，为稠油出砂油藏的高效开采提供了有力的技术保障。

关键词：欢西油田；稠油；综合防砂；筛管；防砂泵；应用

前言

欢西油田是一个具有多种油藏类型、多种储层结构、多种油品性质的复杂油田，由于地质条件复杂、油层胶结胶疏松，油层出砂是开采过程中常见的问题之一[1]，特别是近年来出细粉砂的油井越来越多，出砂越来越严重。据统计，2011年出砂井共有800多口，出砂粒径分布范围广，粒度中值从0.1mm-0.41mm，对一些出细粉砂严重的油井，普遍存在防砂后，仍会出现卡泵或供液差的现象，针对这一状况，我们对这类油井实施了以筛管防砂为主体，再下防砂泵生产的综合防砂方法。该项技术2012年以来共实施28井次，有

效率85.7%，减少检泵次数72次，增油7125吨，防砂效果和增产效果显著。

综合防砂技术是先把筛管下到采油井段，通过筛管将直径0.1mm 以上的砂粒阻挡在环空，形成新的挡砂屏障，直径在0.1mm以下的砂粒可以自由通过，然后再通过防砂泵[2]将含砂流体排出井筒或沉积在沉砂管内，它结合了机械防砂技术和防砂泵排砂技术的两大功能，使两项技术有机结合从而实现防砂-排砂一体化的双重目的。下面分别介绍筛管防砂及防砂泵的工作原理：

1 筛管技术原理

1.1 割缝筛管

割缝筛管是在油管或套管的本体上按规格和要求割出各种类型

的缝条，然后下入到油层部位，其防砂机理是允许部分能被产出液携带到地面的细小砂粒通过，而把较大的砂粒挡在衬管外，形成堆积砂桥，达到防砂的目的[3]。该种防砂筛管不仅结构简单，易处理，而且强度高，能满足高强度采液（及热采注汽）的要求，实现热采井注汽前一次性防砂。但适用地层砂的范围较小，仅能防

0.25mm直径以上地层砂。

1.2 席型网筛管

席型网筛管使用席型过滤网作为过滤元件，该网是由细的不锈钢丝成经纬方向编织而成，其孔隙可根据需要调节后控制。同割缝筛管一样也是下入到油层部位，起到挡砂生产的目的，其挡砂作用主要有两个方向，①筛网的表面，筛网在编织后钢丝部分错开形成长

缝，该缝隙可以起到挡砂的作用；②从该网的截面看，其截面由于编制形成近似三角形缝隙，该缝将会在防砂初期起到挡住细粉砂的作用。因此，席型过滤网防砂筛管具有防砂孔隙度可控、过流面积大、渗流性能好、滤砂效果好、挡砂范围广、滤透性能好的优点。

2 防砂泵技术原理

2.1 浮环泵

2.1.1 结构原理

该泵以油田普遍使用的有杆泵采油系统为基础，泵的设计上允许固体颗粒进入泵内任何空间，完全取消以往的硬对硬滑动摩擦副，采用软-硬摩擦副，可以实现真正意义的零间隙密封。应用特殊的密封结构实现液力自紧密封及磨损量自动补偿。以相互完全独立的多级浮环密封结构替代传统的柱塞结构，浮环结构相互独立、强开强闭，具有防气功能。软密封采用新研制的特殊非金属密封材料，具有适当的塑性，固体颗粒进入软-硬摩擦间隙后可被非金属材料包容，形成良性摩擦机理，同时具有良好的耐温、耐磨、耐腐蚀性能。

2.1.2 工作原理

上冲程时，由浮环座及中心杆等组成的柱塞中心部分随抽油杆上行，浮环架的底部与浮环座靠紧，形成多级密封，浮环上下两端产生压力差，在压力差的作用下，软密封皮碗唇部受到作用力而向外扩张并且紧贴泵筒形成零密封。这时固定凡尔球开启，将油吸入腔室。下冲程时，浮环座及中心杆等组成的柱塞中心部分随抽油杆下

行，浮环在泵内液体压力及浮环与泵筒间摩擦力的作用下相对于浮环座上浮，通道打开，液流进入泵上。

2.2 长柱塞双通道沉砂泵

2.2.1 防砂卡原理

当柱塞上行时，长柱塞上部压力大于下部压力，上部的液体会沿间隙下行，故下部泵筒与柱塞之间的砂粒不会进入密封间隙。柱塞下行时，柱塞下部的压力大于上部的压力，其防砂卡的原理正好与柱塞上行时相同。由于砂粒无法进入泵筒的密封间隙之中，一方面防止了泵的砂卡问题，同时也减轻了泵的磨损。该项技术从设计结构和技术原理上彻底解决了携砂生产中的砂卡及砂埋问题。

2.2.2 技术优点

①长柱塞、短泵筒的设计

该项设计有效防止了携砂生产时砂进入泵筒，避免了砂卡问题并减轻了泵的磨损，延长了泵的使用寿命和生产时间。

②双通道即抽油生产通道和环空沉砂通道的设计

该项设计有效防止了携砂生产时，因停电或处理生产问题等原因，临时停抽时，井筒内的液体下沉砂埋泵的问题，双通道的设计使下沉砂通过环空通道沉入泵下的沉砂管中。

3 现场实施效果分析

3.1 现场应用情况

综合防砂技术现场试验达到了预期效果，应用于因严重出砂、频繁检泵无法正常生产但井况良好的油井，可明显延长检泵周期，增

加油井生产时率。2012年以来在欢西油田各区块共实施综合防砂28井次，措施成功率100%，有效率85.7%。

3.2 技术数据统计

最长检泵周期400天以上（锦45-029-263），最高产出液含砂3.5%（锦7-014-27），最高日产油13吨（锦25-36-36，实施综合防砂前生产没有正常过）。

截止到2012年12月底，可对比井平均延长检泵周期72天，提高泵效21.5%，减少检泵次数73次，增产原油7162吨，创经济效益1258.4万元。

4 结束语

4.1 利用机械筛管把≥0.1mm砂粒挡在井筒外，细粉砂随防砂泵排出，有效地解决了分选度差的油井防砂难的问题。

4.2 综合防砂工艺简单，挡砂精度高，防砂效果好，施工成功率高，有效期长。

4.3 目前现场因井况较差而停产半停产的出砂油井越来越多，防砂治砂难度加大，下步将进一步结合修井技术，采取更加综合的防砂措施，拓宽综合防砂技术应用范围。

参考文献

[1]孙玉学，王铁军，等.储层损害及保护技术[m].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1993：209～215.

[2]万仁溥，罗英俊，等.采油技术手册（第七分册）[m].北京：石油工业出版社，1991：7～11.